2023不锈钢结构技术规范

不锈钢结构技术规范条文说明ii目 录TOC\o"1-2"\h\z\u总则 1术语和符号 2术语 2符号 2材料 3结构用不锈钢 33.3 设计指标 4基本设计规定 64.3 构造的一般规定 6构件的计算 7轴心受拉构件 7轴心受压构件 7受弯构件 10拉弯构件 压弯构件 构件中的受压板件 12受弯构件的变形 13连接的计算与构造 14焊缝连接的计算 14紧固件连接的计算 14连接的构造 17防腐、防火与维护 187.1 防腐 187.2 防火 18制作与安装 198.1 加工 19焊接与紧固连接 19存储、运输与安装 19PAGEPAGE151 总则本条是不锈钢结构设计及施工应遵循的原则。钢结构。本规范的设计原则是根据现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068制定的。本条提出不锈钢结构设计及施工应具体考虑的一些注意事项。本条规定进行不锈钢结构设计及施工亦应参照相应的国家相关材料及施工标准。术语和符号本规范所用的术语和符号时参照我国现行国家标准《工程结构设计基本术语和通用符号》GBJ132和《建筑结构设计术语和符号标准》GB/T50083的规定编写的，并根据需要增加了一些内容。23标准术语。符号本规范给出了111个常用的符号并分别给出了定义，这些符号都是本规范各章节中所引用的。材料3.1结构用不锈钢不锈钢的品种很多，在五大类不锈钢（3.1.1）中，马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢因其焊接及冷加工性能差，在结构工程中无法应用。铁素体不锈钢在国外已有许多应用实例，但在国内使用经验和工程数据较少，本规范暂未列入。本规范中给出的适用于一般结构用途的不锈钢是奥氏S300S3108431330336S30408S316083.1.2S30408是最材料价格经济，但敏态和焊接后有晶间腐蚀倾向。S30403S30408的碳含量更低，耐晶间腐蚀性能更优越，但固溶态的强度较低。S31608S30408比较，在海水和其它各种介质中的耐腐蚀性能更好，主要用在耐点蚀性能要求更高的情况。S31603S31608的碳含量更低，更适于需要焊接且S22053是常用的奥氏体-系列不锈钢单价较高，S2205双相型不锈钢单价最高。本规范限定于轧制的不锈钢，不适用于不锈钢铸件。对于不锈钢铸件，必须经过试验确定其强度和耐久特性，应用时可以参考欧洲关于不锈钢铸件在建筑上应用方面的指南。表3.1.1各类不锈钢的性能特点汇总简表特性不锈钢种类马氏体型铁素体型奥氏体型双相型沉淀硬化型耐蚀性不锈性良优优优优耐全面腐蚀性良中优中优良优良中耐点蚀、缝隙腐蚀性中差优中优良优良中差耐应力腐蚀性中差优差良优中差耐热性高温强度优中优中良优*抗氧化、抗硫化性中优中良差良良中热疲劳性良良良良良焊接性和冷加工性焊接性中差良中优优中冷成型性（深冲）中差优优中中差冷成型性（深拉）中差良优中中差易切削性良良中良良中强度和塑、韧性室温强度优良良优优室温塑性、韧性良差良优优良中低温塑性、韧性良差良差优良中差良*其他磁性有有无有有无*导热性良优差良中差*线膨胀系数小小大中中差*注：1凡是有两种不同评定时，则系随钢中化学成分的不同而有所不同；2*—仅对奥氏体沉淀硬化型不锈钢。表3.1.2国内外不锈钢牌号近似对照表GB/T20878中序号统一数字代号牌号旧牌号美国ASTMA240/A240MJISG4304、G4305等欧洲EN10088-217S3040806Cr19Ni100Cr18Ni9S30400,304SUS304X5CrNi18-10,1.430118S30403022Cr19Ni1000Cr19Ni10S30403,304LSUS304LX2CrNi18-9,1.430738S3160806Cr17Ni12Mo20Cr17Ni12Mo2S31600,316SUS316X5CrNiMo17-12-2,1.440139S31603022Cr17Ni12Mo200Cr17Ni14Mo2S31603,316LSUS316LX2CrNiMo17-12-2,1.440471S22053022Cr23Ni5Mo3N-S32205,2205--与普通钢结构的选材比较，正确选择不锈钢牌号，除了根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态和钢材厚度外，还须考虑使用环境、制造方法、表面光洁度和结构的维修。3.1.4由于不锈钢材料国家标准《不锈钢热轧钢板和钢带》GB/T4237和《不锈钢冷轧钢板和钢带》GB/T3280中均规定“非比例延伸强度、硬度试验和弯曲试验仅在需方要求并在合同中注明时才进行检验”，“非比例延伸强度”即名义屈服强度f0.2，对于结构是至关重要的，因此本条特别强调其应有合格的保证。建筑结构中常用不锈钢材料的力学性能和化学成分分别见表3.1.4-1和表3.1.4-2。表3.1.4-1经固溶处理的不锈钢材料的力学性能种类统一数字代号非比例延伸强度f0.2(MPa)抗拉强度fu(MPa)断后延伸率A(%)硬度值HBW奥氏体型S3040820551540201S30403170485S3160820551540217S31603170485双相型S2205345062025293表3.1.4-2不锈钢材料的化学成分种类统一数字代号化学成分（质量分数%）CSiMnPSNiCrMoCuN奥氏体型S304080.080.752.000.0450.0308.00～10.5018.00～20.00--0.10S304030.0300.752.000.0450.0308.00～10.5018.00～20.00--0.10S316080.080.752.000.0450.03010.00～14.0016.00～18.002.00～3.00-0.10S316030.0300.752.000.0450.03010.00～14.0016.00～18.002.00～3.00-0.10双相型S220530.0301.002.000.0300.0204.50～6.5022.00～23.003.00～3.50-0.14～0.20注：表中所列成分除标明范围或最小值，其余均为最大值3.3设计指标3..1n值参照欧洲不锈钢结构设计规范（EN193-1-:06。不锈钢1.165，设计指标的换算关系见下表。表3.3.1强度设计值的换算关系材料和连接种类应力种类《钢结构设计规范》GB50017换算关系欧洲规范取值钢材抗拉、抗压和抗弯f=f0.2/γR=f0.2/1.165f=f0.2抗剪fvf/3fvfy/3端面承压fce=fu/1.15焊缝对接焊缝抗压fwfc取等于较弱连接构件的设计强度抗拉焊缝质量为一级、二级fwft焊缝质量为三级fw0.85ft抗剪fwfv v角焊缝抗拉、抗压和抗剪fw0.38ff ufw0.46fwff u y螺栓连接普通螺栓C级螺栓抗拉fb0.42ft ufb0.56ft u抗剪fb0.35fv ufb0.48fv u承压fb0.8fc ufb0.6f0.5c uyfu锚栓抗拉fb0.38ft uu注：fu为不锈钢抗拉强度，为fb螺栓抗拉强度。u不锈钢螺栓的螺栓标记由短线隔开的两部分组成。第一部分标记钢的组别，第二部分标记性（F铁素体型数字表示该类钢的化学成分范围及耐腐蚀性能。性能等级标记由二位数字组成，表示紧固件抗拉强1/10A2-70700MPa。A2304系列不锈钢相当。A3组钢是稳定化不锈钢（化元素如钛，它优先与碳反应从而防止碳化铬的形成3164钢含钼。A5A4组基本相同。（33.07080的紧固件是冷作成型（拉拔。在这种状态下，紧固件可能是有磁性的，耐腐蚀性能可能稍低于50级。带车制螺纹的50级紧固件可能更易于产生螺纹卡死现象。本条参照《钢结构设计规范》GB50017中的规定。不锈钢材料应变-也可采用本条规定的本构模型进行精确的分析。本条中给出的材料本构模型来自于欧洲规范（E193-14：06。4基本设计规定4.3构造的一般规定《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018Q235的受压非加劲板件的宽厚4560250，对受压圆管的径厚比限值为100。根据板的稳定理论，当板件为其他材质时，宽厚比限值的换算公式为式（1，（243300的100。235 E0f0.2b235 E0f0.2t

(1)d100235

(2)t f0.22060005.6进而在截面上形成双力矩。对于薄壁开口截面构件，构件截面翘曲刚度小，双力矩引起的截面正应力不可忽略；对于闭口截面及厚壁截面构件，截面的翘曲刚度大，双力矩引起的截面正应力可以忽略。构件的计算轴心受拉构件本条采用《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102中的相应规定。（EN（SEI/ASCE8-02）本条采用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018中的相应规定。轴心受压构件（如开孔或缺口等Aen为有效净截面面积，应按下列规定确定：Ae5.6节中的规定计算；Aen=Ae；若孔洞位于截面的有效部位，则:Aen=Ae-A（位于有效部位的孔洞或缺口面积。开圆孔的均匀受压板件的有效宽度d0/d0.1时：bebe

(3)当0.1d0/d0.5时：当0.5d0/d0.7时：

0.91d02c1.11d02c

(4)(5)c0.53bc

f0.2

(6)式中 d0——孔径；

t E0be——相应未开孔均匀受压加劲板的有效宽度，按照本规范5.6节的规定计算；b,t——板件的实际宽度和厚度；f0.2——不锈钢材料的名义屈服强度标准值；E0——不锈钢材料的初始弹性模量；若轴心受压构件截面没有削弱，则仅需按公式5.2.2计算其稳定性而毋须计算其强度。本条为轴心受压构件的稳定性计算要求。本条文基于不锈钢轴心受压构件试验数据和大量的有限元分析得出。为验证《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018及《钢结构设计规范》GB50017中轴心受压7根冷成型圆管，7H10H8（年CH弯曲失稳的数据为主。《冷弯薄壁型钢结构技术规范》B508B5071993-1-4:2006）Perry公式作为轴心受压构件稳定系数的计算公式，不同点在Perry件的稳定系数。根据构件的成型方式、截面形式和不锈钢力学性能对轴心受压构件稳定性能的影响，共给出6条柱子曲线。其中2条曲线针对冷成型构件，4条曲线针对焊接成型截面。冷成型过程对构件的材料强度和残余应力均有影响，由于目前不能准确计算其影响，所以采用试验数据回归得到柱子曲线。试验数据和柱子曲线对比见图5.2.2-1和5.2.2-2。图5.2.2-1冷成型方矩管构件试验数据与柱子曲线对比图5.2.2-2冷成型圆管构件试验数据与柱子曲线对比针对焊接成形构件的4（图和表52.22，进行了大量常用截面受压构件的数值分析，最后进行拟合得到的。奥氏体型焊接H5.2.2-4。 (a)工字形截面 (b)箱形截面（等边或不等边图5.2.2-3焊接构件的残余应力分布模式（清华大学）表5.2.2-1工字形截面构件残余应力分布模型参数不锈钢σft=σwtaBcd奥氏体型0.8σ0.20.225bf0.05bf0.025hw0.225hw双相型，铁素体型0.6σ0.2表5.2.2-2箱形截面构件残余应力分布模型参数不锈钢宽厚比σsft=σswtefgh奥氏体型h/t(bf/t)<200.8σ0.205tf05twh/t(bf/t)≥200.8σ0.2tw+0.025cf5tf0.025hw5tw双相型，铁素体型h/t(bf/t)<200.6σ0.205tf05twh/t(bf/t)≥200.6σ0.2tw+0.025cf5tf0.025hw5tw图5.2.2-4奥氏体型焊接H形截面柱子曲线和试验数据对比当计算其他焊接截面形式、格构式截面构件和可能发生弯扭屈曲和扭转屈曲破坏的构件时，由于缺乏相关研究成果，故采用本规范中承载力最低的柱子曲线。本条采用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018中的相应规定。本条采用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018中的相应规定。本条采用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018中的相应规定。本条采用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018中的相应规定。本条采用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018中的相应规定。受弯构件本条为受弯构件的抗弯强度计算要求。在计算不锈钢梁的抗弯强度时，不宜考虑构件截面的部分发展塑性变形，故不再引入截面部分（1）对于冷弯薄壁不锈钢受弯构件，构件的边缘屈服弯矩与全截（2）对于焊接不锈钢构件，由于不锈钢材料是典型的非-fp＜f＜f0.2f0.2达到应变硬化系数5~16fpf1.0。lz的取值可以参考《钢结构设计规范》GB50017取值。Hl1/b1值，影响因素很多，例l1/b1值有影响。为了便于5.3.3工字形梁的整体稳定系数b0.9535.3.4l1/b1（ENGB50018中关于梁整体稳定的计算规定。梁弯扭屈曲的弹性临界弯矩本条采用的梁弯扭屈曲的临界弯矩理论解，考虑到本规范的应用范围包括了焊接成型截面和冷GB50017中方法对理论解进行简化处理会对薄壁截面产生误差，故此处没有进行简化。本条通过给出典型截面的几个复杂几何参数（Iω，Ux）的计算表，来A.1.1中的计算参数取值参考了《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018中相应的钢梁稳定计算参数取值。梁弯扭屈曲的弹塑性解GB500170.6时，应采用相应的弹塑性稳定系数公式进行折减。考虑到不锈钢材料切线弹性模量随着应力增加不断下降的特点，本条文借鉴欧洲不锈钢结构设计规范（EN1993-1-4:2006）Perry公式的形式，对梁的整体稳定进行弹塑性折减。 _y公式中缺陷系数的取值（5，残余应力的影响。采用本条文公式计算的梁整体稳定系数与有限元分析结果对比见图5.3.4。由图可以看出，按照本条文的计算结果与欧洲不锈钢结构设计规范（EN1993-1-4:2006）接近，总体上位于计算数据的下限。图5.3.4.有限元分析数据和本条文计算值对比本条采用《钢结构设计规范》GB50017中的相应规定。本条采用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018中的相应规定。本条采用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018中的相应规定。本条采用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018中的相应规定。不锈钢材料具有明显的应变硬化特性，考虑不锈钢梁腹板的屈曲后强度可以显著提高构件的需要按照规定配置加劲肋防止腹板发生局部屈曲，并计算腹板区格的局部稳定性。（EN1993-1-4:2006）72ε/η52ε/ηη1.2。参考《钢结构设计规范》GB500174.3.3条文，对腹板区格的应力组合应力条件进行验算。不锈钢构件，特别是不锈钢冷成型构件，若集中力作用处未采取构造措施时，腹板可能向侧（SEI/ASCE和欧洲不锈钢结构设计规范（EN本条采用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018中的相应规定。拉弯构件5.4.1本条采用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018中的相应规定。压弯构件GB50018S3040855根焊接H型钢偏心受5H构件试验进行了搜集和整理。其中具有代表性的试验为：1995面的不锈钢压弯构件平面内稳定试验研究；1999StangenbergH型钢压弯5.2，5.35.65.5。图中可以看出，按本条文公式可以给出合理的计算结果。图5.5.压弯构件试验数据与按本规范计算结果对比构件中的受压板件本条为受压板件有效宽度计算的基本公式。为验证《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB5001838C1315H边简支受压板件还进行了大量的数值计算。数值分析结果表明，不同牌号的不锈钢板有效宽度系数有所不同，随着材料名义屈服强度的提高，板的有效宽度系数增加，但是并不十分明显。与冷成型构件中的板件相比，由于焊接造成的构件的局部缺陷值和焊接残余应力使得焊接构件中板件的有效宽度系数有明显下降。所以本规范将构22GB50018中的有效宽度系数计算5.6.1。图5.6.1本规范中有效宽度系数曲线与GB50018中曲线对比分别采用本规范、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018和欧洲不锈钢设计规范（EN1993-1-4:2006）对搜集到得试验数据进行对比，对比结果见表5.6.1。表5.6.1试验数据与规范计算结果对比（仅包含薄壁构件部分）规范冷成型截面焊接截面方矩管（42~59根）卷边C（19根箱型（9~12根H型（12~13根）均值标准差均值标准差均值标准差均值标准差本规范0.970.060.910.081.020.050.880.06GB0.980.100.920.071.240.091.030.10欧洲规范0.810.060.840.080.960.050.900.06从总体上看，《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018中给出的板稳定曲线偏高，且具有较大的离散性。欧洲不锈钢设计规范（EN1993-1-4:2006）给出的板稳定曲线偏低，但是离散性也小。本规范拟推荐的曲线优于欧洲不锈钢设计规范（EN1993-1-4:2006）和《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018。本条采用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018中的相应规定。本条采用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018中的相应规定。本条采用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018中的相应规定。本条采用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018中的相应规定。本条采用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018中的相应规定。本条采用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018中的相应规定。受弯构件的变形5.7.1本条用于受弯构件的变形计算。（EN中受弯构件挠度计算的简化计算方Es不发生变化。Es4根两端简支工弯矩值计算，使得计算值和试验值更加接近。连接的计算与构造焊缝连接的计算45°GB50017焊缝的强度提高。角焊缝焊接工艺宜优先选用氩弧焊。本条参考美国冷成型不锈钢结构设计规范（SEI/ASCE8-02）电阻点焊部分制订。美国规范抗1.36.1.3v值为Nd1.3V/1.40.928V，V为美国规范规定的电阻点焊承载力设计值。v紧固件连接的计算本条规定了普通螺栓连接的强度计算方法。本条要求采用加劲肋等构造措施有效保证连接刚度以消除撬力影响。对需要计算撬力的情况，参照欧洲规范（EN1993-1-8:2005）和南京工业大学试验研究结果，建议如下强度计算方法：Ftwtfb2b1Ftwtfb2b1l1l0 l1b2Fb0Bb2图6.2.2-1T形构件受拉螺栓连接NNbt,Q1Nbt,Q2Nbt,Q3QQQNb2t,Q1QNb2t,Q1QNbt2Nbt2Nbt2Nbt2MLMLML ML破坏模式Ⅰ 破坏模式Ⅱ 破坏模式Ⅲ图6.2.2-2T形连接的破坏模型破坏模式Ⅰ：T形构件的塑性铰形成在腹板和翼缘连接处和螺栓排附近，使翼缘完全屈服，此时螺栓未达到极限抗拉承载力。该模式下的极限承载力为：NbNt,Q1

4MLb1破坏模式Ⅱ：T形构件的塑性铰形成在翼缘和腹板的连接处，螺栓达到极限抗拉承载力。该模式下的极限承载力为：NbNt,Q

2M

bNb2 Lb1b22 L破坏模式Ⅲ：螺栓受拉破坏。该模式下的极限承载力为：Nb Nb式中 ML——M

Lt2ffy，且

t,Q3 t1.25b；L 4.4 2 1fy——不锈钢板的屈服强度；tf——连接翼缘的较薄厚度；B、b0、b1、b2、L、l0、l1、tf详见图6.2.2-1。T形连接的极限承载力应取三个公式计算所得最小值。当翼缘板较薄而螺栓直径较大时，出现破坏模式Ⅰ的可能性较大，此时撬力也较大；当翼缘板较厚而螺栓直径较小时，出现破坏模式Ⅲ的其中破坏模式Ⅰ在弯矩作用下翼缘可出现很大的塑性变形，具有较高的延性。连接的承载力设计值。12mm0.9。1.5d015d0~30d0GB5001830d0经过试验验证采用《钢结构设计规范》GB50017、欧洲规范或者澳洲规范的公式计算受拉剪GB50017采用与《钢结构设计规范》GB50017形式一致的相关公式。清华大学对不锈钢构件摩擦型螺栓连接进行了抗滑移系数试验。试验中采用了《钢结构高强度螺栓连接技术规程》JGJ82抗滑移系数试验中双栓连接，抗滑移系数试验结果如下表所示：表6.2.3-1高强度螺栓摩擦型连接界面抗滑移系数试验编号螺栓摩擦面处理#1螺栓预拉力P1/kN#2螺栓预拉力P2/kN(P1+P2)/kN滑移荷载Fs/kN抗滑移系数μSF110.9s镀锌拉丝206.74174.03380.77165.510.22SF210.9s镀锌喷砂182.87166.26349.14116.800.17SF310.9s镀锌割痕133.37208.13341.49122.500.18SF410.9s镀锌无135.32160.08295.40115.120.20SF5A4-70拉丝106.50100.22206.7255.710.14SF6A4-70喷砂77.2887.02164.3125.190.08SF7A4-70割痕115.93103.99219.9137.280.09SF8A4-70无103.36110.27213.6332.060.08SF9A4-80拉丝74.77118.12192.8985.340.22SF10A4-80喷砂135.72140.43276.1569.580.13SF11A4-80割痕155.20147.03302.2278.700.13SF12A4-80无133.20143.89277.0974.550.14从摩擦面的处理方式来看，拉丝处理的摩擦面的试件抗滑移效果最好，其次是割痕处理，喷砂10.9级10.9>A4-80>A4-70，因此抗滑移性能有所差0.2，总体抗滑移效果较差。试验研究表明，带有弹簧垫片的不锈钢螺栓在施加预紧力后无明显预拉应变松弛，然而测得的整体抗滑移水平较低。在日本的不锈钢建筑结构设计标准中，在不锈钢的摩擦型连接设计中为了保证摩擦面的抗滑移0.45栓连接，如在特殊情况下需要使用摩擦型螺栓，应对其进行抗滑移试验。高强度螺栓承压型连接可以采用进行耐腐蚀处理的高强度螺栓。进行高强度螺栓承压型连接承载力的提高。除欧洲规范有对不锈钢自攻螺钉的相关规定外，美国、英国、澳大利亚、日本等国家的不锈好，因此本条主要参考欧洲规范的相关内容制订。本条规定了螺钉连接的强度计算方法。钉抗拔承载力，并取较小值作为受剪连接的承载力设计值。试验结果表明按欧洲规范普通全螺纹螺栓抗拉承载力公式计算的螺钉抗拉承载力与试验结果吻合较好，因此本规范主要参考欧洲规范的计算公式。试验结果表明按欧洲规范不锈钢自攻螺钉连接抗撕裂承载力公式计算的不锈钢螺钉抗拉承承载力计算公式给出不锈钢螺钉连接抗撕裂承载力计算公式。试验结果表明按欧洲规范普通碳素钢自攻螺钉抗拔承载力公式计算的不锈钢螺钉抗拔承载钉抗拔承载力计算公式。连接的承载力设计值。(1)试验结果表明按欧洲规范普通全螺纹螺栓抗剪承载力公式计算的螺钉抗拉承载力与试验结果吻合较好，限于螺钉直径试验范围有限，参考欧洲规范全螺纹螺栓抗剪承载力的计算方法，保守地对螺钉直径小于等于12mm时的抗剪强度应乘以折减系数0.9。ý2)试验结果表明按欧洲规范不锈钢自攻螺钉连接的承压承载力公式计算的螺钉连接承压承载3.0d0给出承压承载力计算公式。螺钉群连接试验结果表明超过一定数值（此处具体数值与连接板的截面面积有关）时，不锈钢螺钉连接的折减系数下降速率较大，兼顾安全性和经济性，应尽可能采用较紧凑的螺钉布置形式以减小连接长度。GB50017GB50017GB50017GB50017形式一致